энергоснабжение. Лабораторная работа Компенсация реактивной мощности
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Лабораторная работа № 1. Компенсация реактивной мощности Цель работы – изучение влияния устройств компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок) на параметры режима электрической сети. Основные теоретические положения Значительная часть приемников электрической энергии потребляет как активную, так и реактивную мощность. Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные и дуговые печи, преобразовательные установки и др. Указанные потребители требуют реактивную мощность индуктивного характера. Передача реактивной мощности по электрической сети вызывает дополнительные потери напряжения и мощности в ее элементах, что приводит к снижению качества электроэнергии и экономичности работы сети. Полное или частичное покрытие потребности узла нагрузки в реактивной мощности путем установки в этом узле источников реактивной мощности называется компенсацией реактивной мощности. Источники реактивной мощности называются еще компенсирующими устройствами (КУ). В качестве КУ используются батареи статических конденсаторов и синхронные машины. Конденсаторы потребляют реактивную мощность емкостного характера или, что равнозначно, выдают реактивную мощность индуктивного характера. Регулирование режима реактивной мощности синхронных машин осуществляется изменением их тока возбуждения. Эффект от установки компенсирующих устройств оценим по потерям мощности и напряжения на участке электрической сети, показанной на рис. 1. Без компенсации реактивной нагрузки эти потери составят  ;  ,где I, P,Q и S – ток, активная, реактивная и полная мощности нагрузки участка сети; где Rи X – активное и реактивное сопротивления участка сети; Uном – номинальное напряжение сети.  Рис. 1. Схема участка электрической сети После подключения в конце участка сети компенсирующего устройства мощностью Qк потери напряжения и мощности составят  ;  Видно, что уменьшение потерь мощности и напряжения обусловлено уменьшением протекающей по участку сети реактивной мощности. Из приведенных выражений видно, что компенсация реактивной мощности эффективна до определенной степени. Потери мощности P будут уменьшаться при увеличении Qк до величины Q. При дальнейшем увеличении Qк потери мощности на участке сети начнут вновь возрастать. В том случае, когда Qк > Q, говорят о перекомпенсации реактивной нагрузки. В сетях промышленных предприятий перекомпенсация не допускается. Потери напряжения будут уменьшаться до нуля при увеличении Qк до значения Q + PR / X. При Qк > Q + PR / Xпотери напряжения изменят знак и напряжение U2 в конце участка сети станет больше напряжения U1 в начале участка сети. Поэтому регулируемые компенсирующие устройства являются одним из средств регулирования напряжения у потребителя. Описание лабораторной модели Физическая модель электрической сети набирается блоками на универсальном лабораторном стенде. Для выполнения данной лабораторной работы используются блоки, указанные в табл. 1. Блок G1 служит для питания электрической сети. Блоки А1, А2, А4, А6, А12 являются физическими аналогами трансформатора, линии, нагрузок. Таблица 1
Мультиметры блока Р1 используется в данной работе как вольтметры. Блок измерителя мощностей Р2 включает в себя ваттметр W и варметр var, для измерения активной и реактивной мощности. Коммутатор измерителя мощностей (блок А8) позволяет измерять мощности в различных точках схемы, не пересоединяя провода измерительных приборов. Вставить блоки, указанные в табл. 1, на вертикальную двухрядную панель стенда. Порядок установки блоков может быть любой, но для логики схемы и удобства ее последующей сборки рекомендуется придерживаться следующих правил: - верхний ряд слева направо устанавливаются блоки G1, Р1, Р2, А8; - нижний ряд слева направо устанавливаются блоки, А1, A2, А4, А6, A12. Порядок установки блоков показан на рис. 2. Порядок выполнения работы 1. Соединить желто-зелеными монтажными проводами гнезда защитного заземления  всех блоков с гнездом РЕ блока G1.2. С помощью монтажных проводов красного и черного цвета и U-образных перемычек собрать схему электрических соединений, показанную на рис. 2. Для однозначности чтения этой схемы начала и концы некоторых соединительных проводовобозначены одинаковыми цифрами (1 … 9). .3. Исходные данные для выполнения работы задаются преподавателем, ведущим занятие. В соответствии с этими данными выставить параметры линии (R, L) и нагрузки (P, Q). Параметры линии выставляются в Омах и Генри, параметры нагрузки – в процентах от 30 Вт и 30 вар. 4. Показать для проверки собранную схему преподавателю (лаборанту), проводящему занятие. Подключение стенда к питающей сети лаборатории выполняет преподаватель (лаборант). 5. Включить выключатели однофазного источника питания G1. О наличии напряжения на ег выходе будет сигнализировать красный светодиод. 6. Включить выключатели «Сеть» блока мультиметров Р1 и измерителя мощностей Р2. 7. Установить переключатели мультиметров в положение 700 V. Активировать мультиметры нажатием красной кнопки на приборе. 8. В измерителе мощностей поставить переключатель измеряемых мощностей в положение Р. 9. Изменяя мощность компенсирующего устройства Qк, выполнить измерения: - напряжения в начале участка сети U1 (левый мультиметр); - напряжения в конце участка сети U2 (правый мультиметр); - мощности в начале участка сети Р (показания ваттметра W при положении Р1 переключателя в коммутаторе измерителя мощностей А8); - потерь мощности на участка сети Р (показания ваттметра W при положении Р2 переключателя в коммутаторе измерителя мощностей А8);  Рис. 2. Схема электрических соединений Для удобства снятия показаний ваттметра W предусмотрены переключатели диапазонов измерения токов (0,05 … 1,0 А) и напряжений (15 … 600 В). Если при проведении измерении загорается красный светодиод, показывающий перегрузку прибора (U>, I>), переключатель диапазона измерений следует перевести в более грубое положение. Например, если в диапазоне токов 0,2 А загорается красный светодиод I>, переключатель диапазона токов следует перевести в положение 0,5 или 1,0 А.  Рис.3 Схема участка электрической цепи Таблица 2 Результаты измерений (параметры сети R=80 Ом, L=0,15 Гн, параметры нагрузки 50% от P, 50% от Q)
Графические зависимости Р = f  и U = f  График 1. Зависимость U = f  График 2.ЗависимостьP = f Вывод. в ходе работы было изучено влияние устройств компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок) на параметры режима электрической сети. Наиболее эффективным является режим Qк = Q, так как вся реактивная мощность скомпенсирована. Режим Qк > Q перекомпенсирует реактивную мощность, на участке сети потери мощности будут возрастать. |